Суперкомп’ютери розкрили таємницю: як чорні діри створюють яскраві кольори.

Як повідомляє ТСН: Астрофізики змогли змоделювати процес, за якого чорні діри природним чином створюють яскраві кольорові зображення, що їх можна спостерігати на відстані мільярдів світлових років. Це стало можливим завдяки використанню двох найпотужніших суперкомп’ютерів у світі.

Дослідники з Фонду Саймонса в Нью-Йорку відтворили акреційні процеси (поглинання матерії) навколо так званих «зоряних» чорних дір, які раніше було важко спостерігати.

Сліпуче шоу навколо «космічних монстрів»

У центрі зображень чорні діри виглядають як темний простір, оскільки навіть світло не може подолати їхню гравітацію. Проте навколо цих об’єктів формуються яскраві візерунки фіолетового, рожевого та помаранчевого кольорів. Це акреційний диск — гарячий матеріал (газ, пил, плазма), що закручується та падає в чорну діру, випромінюючи енергію.

«Колір відображає щільність газу. Чим яскравіший колір, тим щільніший газ навколо чорної діри», — пояснив автор дослідження Лічжун Чжан.

Таке яскраве світіння дозволяє астрономам виявляти чорні діри у віддалених галактиках.

Унікальна симуляція на екзафлопсних машинах

На відміну від «надмасивних» чорних дір, які в сотні мільйонів разів масивніші за Сонце, менші «зоряні» чорні діри раніше можна було спостерігати лише як точкові джерела світла. Щоб точно змоделювати, як матеріал поводиться навколо них, команда скористалася двома найпотужнішими суперкомп’ютерами: Frontier (Оук-Рідж) та Aurora (Аргонн).

Ці комп’ютери, відомі як «екзафлопсні», здатні виконувати квінтильйон (мільярд мільярдів) операцій за секунду. Матерія навколо зоряної чорної діри формує «дуже турбулентні» диски, де домінує радіація, що спричиняє хаотичні вітри та навіть потужні струмені. Попри цю хаотичність, акреційний диск залишається «надзвичайно стабільним» завдяки магнітно-домінованій оболонці.

Результати, опубліковані у The Astrophysical Journal, вперше точно розрахували фізичні процеси акреції для зоряних чорних дір. Попередні симуляції були спрощеними і не відображали реальної поведінки випромінювання. Дослідники планують використовувати цей новий метод для вивчення всіх типів чорних дір, включаючи надмасивну Стрілець A* в центрі нашої галактики.

Варто зазначити, що падіння у масивну чорну діру смертельне, однак більшості людей це не загрожує. Проте вчені попереджають, що в Сонячній системі можуть ховатися первинні чорні діри розміром з атом, які здатні вбити людину. Фізик Роберт Шеррер пояснив, як це мікроскопічне явище може розірвати клітини мозку і призвести до смерті від ударної хвилі.

До речі, згідно з класичною фізикою, падіння в чорну діру означає неминучу загибель: гравітаційні сили розтягнуть вас, як спагеті, допоки ви не будете знищені в сингулярності, де руйнується простір і час.

Ця нова симуляція відкриває нові горизонти у вивченні чорних дір. Вона допоможе астрономам краще розуміти, як ці загадкові об’єкти взаємодіють з навколишнім середовищем. Оскільки чорні діри залишаються одним з найбільших питань сучасної астрофізики, цей досвід стане фундаментом для подальших досліджень у цій захоплюючій галузі.